EP2393108A1 - Transistor à effet de champ compact avec contre-électrode et procédé de réalisation - Google Patents

Transistor à effet de champ compact avec contre-électrode et procédé de réalisation Download PDF

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EP2393108A1
EP2393108A1 EP11354025A EP11354025A EP2393108A1 EP 2393108 A1 EP2393108 A1 EP 2393108A1 EP 11354025 A EP11354025 A EP 11354025A EP 11354025 A EP11354025 A EP 11354025A EP 2393108 A1 EP2393108 A1 EP 2393108A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
gate
layer
electrode
support substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11354025A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Claire Fenouillet-Béranger
Olivier Thomas
Philippe Coronel
Stéphane Denorme
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics Crolles 2 SAS
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
STMicroelectronics Crolles 2 SAS
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, STMicroelectronics Crolles 2 SAS, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP2393108A1 publication Critical patent/EP2393108A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/01—Manufacture or treatment
    • H10W20/031—Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections
    • H10W20/069—Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections by forming self-aligned vias or self-aligned contact plugs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B10/00—Static random access memory [SRAM] devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01—Manufacture or treatment
    • H10D30/021—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/031—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/0321—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT] comprising silicon, e.g. amorphous silicon or polysilicon
    • H10D30/0323—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT] comprising silicon, e.g. amorphous silicon or polysilicon comprising monocrystalline silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6729—Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes
    • H10D30/673—Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes characterised by the shapes, relative sizes or dispositions of the gate electrodes
    • H10D30/6733—Multi-gate TFTs
    • H10D30/6734—Multi-gate TFTs having gate electrodes arranged on both top and bottom sides of the channel, e.g. dual-gate TFTs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/01—Manufacture or treatment
    • H10W20/021—Manufacture or treatment of interconnections within wafers or substrates

Definitions

  • the active devices of the integrated circuits like the transistors, come up against physical phenomena, which result in spurious effects on the main electrical characteristics of the devices, for example the short-channel effect.
  • different solutions are envisaged.
  • the substrates on which the transistors are integrated have been modified in order to reduce some of the parasitic phenomena of the transistors.
  • These improved substrates are of the semiconductor on insulator type. They are formed by a layer of semiconductor material separated from the support substrate by a dielectric material. Depending on the thickness of the semiconductor material layer on which the field effect transistor is integrated, the substrate is said to be partially or completely depleted. Thus, for a completely depleted substrate, the conduction channel of the transistor occupies the entire thickness of the semiconductor material (thin semiconductor layer) while for a partially depleted substrate, the transistor channel occupies only one portion (thicker semiconductor layer).
  • the fully depleted semiconductor-on-insulator substrates were then modified by decreasing the thickness of the dielectric material layer and integrating a doped layer into the support substrate.
  • This doped layer is formed near the dielectric layer to form a ground plane.
  • This ground plane allows a better control of the parasitic effects of the integrated transistor on the semiconductor material layer, in particular the short channel effect by means of a better control of the lowering of the barrier induced by the drain electrode. (DIBL).
  • DIBL drain electrode
  • the use of a ground plane requires the integration of an additional control electrode linked to this ground plane. This results in additional constraints in the production method and also in the area used by the transistor.
  • the document US 6611023 describes a field-effect transistor provided with a counter-electrode, this counter-electrode is formed under the conduction channel by doping the support substrate. It is also formed under a part of an insulation pattern encapsulating the device to allow contacting. An electrical connection is made between the counter electrode and the gate electrode through the isolation pattern.
  • the transistor and its embodiment are not optimum because it is not possible to distinguish electrically the gate electrode and the counter-electrode to obtain greater flexibility of operation. In addition, it is necessary to pass through the insulation pattern to obtain control of the counter-electrode. This point is problematic when working in dense circuits because it is also necessary to take into account safety margins at the level of this contact in the insulation pattern.
  • the subject of the invention is a method for producing a field effect transistor provided with a counter-electrode. This method allows a gain in compactness and is easy to implement.
  • This method realizes the self-alignment of the counterelectrode contact with respect to the gate electrode which allows a gain in compactness.
  • the invention also relates to a field effect transistor which is provided with a counter-electrode electrically connected to the gate electrode and which is particularly compact and easy to produce.
  • the method of producing the field effect device according to the invention is made from a substrate 1 which comprises, as illustrated in FIG. figure 1 , successively a support substrate 2, for example of semiconductor material, a layer of dielectric material 3, a film of semiconductor material 4, a gate dielectric material 5, a layer of gate material 6 and a layer of masking 7.
  • the masking layer 7 will serve as a hard mask and is, for example, in an insulating material, for example a silicon nitride or a silicon oxide.
  • FIG 1 represents, on the left or on the right, sectional views along lines AA 'and BB' illustrated in figures 2 and 4 representative of top views of process steps.
  • the substrate 1 is a semiconductor-on-insulator substrate which has been covered by a gate dielectric 5 and a material 6 that can serve as a gate electrode, this gate material 6 having itself been covered by a masking material 7 serving as a hard mask.
  • the gate dielectric has a thickness between 1 and 3 nm
  • the gate material 6 has a thickness between 2 and 15 nm if it is a metal or a thickness between 30 and 80 nm if it is a polycrystalline silicon.
  • the masking material preferably has a thickness of between 20 and 50 nm.
  • an etching mask 8 is formed in the masking layer 7.
  • the etching mask 8 makes it possible to define and / or position the various constituent elements of the transistor, such as the gate electrode 9, source and drain electrodes. 11 and source contacts 12 and drain 13, one to another.
  • the etching mask 8 is formed by photolithography and etching.
  • the etching mask 8 comprises the drawing of the delimitation of the gate electrode 9.
  • the drawing of the gate electrode 9 serves to delimit the conduction channel 14 and position the source and drain electrodes 10 11 of share and other of the conduction channel 14 ( figure 3 ).
  • the source and drain electrodes 11 and the conduction channel 14 are located in the layer of semiconductor material 4.
  • the etching mask 8 preferably comprises the drawing of the zones delimiting the future source contacts 12 and drain 13 which will be formed on the source 10 and drain 11 electrodes.
  • the etching mask 8 further comprises, in the drawing of the gate electrode 9, the drawing of an access zone 15 which will define the future counter-electrode contact.
  • This access zone 15 corresponds to a closed pattern formed inside the gate electrode.
  • the design of the access zone 15 and that of the gate electrode 9 are of opposite polarities.
  • the pattern formed in the etching mask 8 it is possible with a single photolithographic level to define laterally the position of the source electrodes 10, drain 11 and the source 12 and drain 13 contacts, relative to the gate electrode 9. There is thus self-alignment of all the electrodes and contacts mentioned above. It is also possible by means of this photolithographic level to define the dimensions of the different contacts.
  • the conventional drawing of the gate electrode 9 is completed by the drawing of an access zone 15 which is formed inside this gate electrode 9.
  • the shapes of the gate electrode 9, the source contacts 12, the drain 13 and the access zone 15 are represented in the etching mask 8 by solid or empty zones of the masking layer 7.
  • Masking 7 serves as a hard mask for subsequent etching steps.
  • the masking layer 7 is therefore chosen from a material that is strong enough to serve as a hard mask.
  • the representative regions of the gate electrode 9 and the source 12 and drain 13 contacts are represented by solid areas in the etching mask ( figure 3 ).
  • anisotropic etching is performed in order to structure the layers disposed between the etching mask 8 and the dielectric gate layer 5, in this case only the gate material 6 is present between these two layers.
  • the shape of the gate electrode 9 is defined simultaneously with the zones delimiting the source 12 and drain 13 contacts by areas of gate material 6 and masking material 7 as illustrated in FIG. figure 3 sectional.
  • delimiting the gate electrode 9 there is also delimitation of the access zone 15 in the gate electrode 9.
  • the source contacts 12 and drain 13 are distinct from that of the electrode of grid on the figures 2 and 4 , but they can also be related to the design of the gate electrode and separated thereafter.
  • the access zone 15 (and possibly the source 12 and drain 13 contacts) delimited laterally in the masking layer 7 and the gate material 6, the masking of the zone d access 15 (and possibly the space between the gate electrode 9 and the future source contacts 12 and drain 13) is realized.
  • the space between the gate electrode 9 and the future source and drain contacts corresponds to the volume disposed between the side walls facing the gate electrode 9 and each of the source 12 and drain 13 contacts.
  • Masking can be done in different ways.
  • the masking can come from different additional photolithography steps which leave free only the access zone 15 or the zone situated between the gate electrode 9 and the source 12 and drain 13 contacts.
  • a first sealing material 16 and a second sealing material 17 are deposited in the free zones.
  • the first sealing material 16 fills the empty zone corresponding to the access zone 15 while the second sealing material 17 fills the two empty zones disposed on either side of the gate electrode 9 between the gate electrode 9 and the source 12 and drain contacts 13.
  • the second sealing material 17 avoids any short circuit between the gate electrode 9 and the source 12 and drain 13 contacts.
  • the first sealing material 16 is, for example, a silicon-germanium alloy material. In general, the first sealing material 16 is made of a material that can be selectively removed from other materials present.
  • the second sealing material 17 is made of a material that provides electrical insulation between the gate electrode 9 and the source contacts 12 and drain 13 if the latter remains in the final structure.
  • the second sealing material 17 is, for example, a TEOS-type silicon oxide (tetraethylorthosilicate). If the second sealing material is not retained in the final structure, it may be of electrically conductive material.
  • the choice of the first and second sealing materials is made in such a way that it is possible to eliminate selectively the first sealing material 16 with respect to the second sealing material 17.
  • the masking of the access zone 15 and the masking of the zones between the gate electrode 9 and the source 12 and drain 13 contacts are made without using an additional photolithographic level.
  • the masking is performed using the conformal deposition of the material 16 or 17 used to reseal the desired empty area followed by a partial etching of the same material, preferably an isotropic etching with an end-of-etch detection.
  • the empty area with the smallest lateral dimension will be filled first.
  • the access zone 15 will then have a longitudinal and / or transverse dimension smaller than the minimum distance separating the gate electrode 9 from the contacts 12 and 13. If it is desired to deposit the first sealing material 16 after the second shutter material 17, the constraints on the dimensions will be reversed. Preferably, a safety margin of between 5 and 10% is used to ensure the differentiation of the areas to be filled.
  • the order of deposition of the materials 16 and 17 is imposed.
  • the first sealing material 16 is deposited last, that is to say after the second sealing material 17.
  • the first deposited material (among the sealing materials 16 and 17) is located in the desired empty area by means of a conformal deposition followed by isotropic etching. In this way, once the empty area with the smallest dimension is filled by the deposited material, isotropic etching is performed. This isotropic etching removes the filling material except in the empty area that was being filled. An equivalent method is used to locate the deposited material afterwards.
  • a delimiting pattern 18 is formed.
  • This delimitation pattern 18 comes from a delimiting material 19 which is deposited full plate. As a result, it is deposited at least on the gate dielectric 10 and on the etching mask 8 and advantageously fills all the existing empty areas.
  • the delimiting pattern 18 is formed around the gate electrode 9 and around the source 12 and drain 13 contacts.
  • the delimiting material 19 which constitutes the motive delimitation 18 also forms the second sealing material 17.
  • the delimitation pattern 18 is made of an electrically insulating material to form also an isolation pattern around the gate electrode 9 and source contacts 12 and drain 13.
  • the second sealing material 17 and the delimiting material 19 are deposited at times different and with materials that may be the same or different.
  • the delimitation pattern 18 is structured to leave free (that is to say not covered) a portion of the upper wall of the gate electrode 9, a portion of the upper wall of the first sealing material 16 , a part of the upper walls of the source contacts 12 and drain 13.
  • At least one opening 20 is then formed in the delimitation pattern 18 to discover the desired areas.
  • the upper walls of the gate electrode 9, source contacts 12 and drain 13 and the first closure material 16 are completely left free.
  • this release is achieved by means of a chemical mechanical polishing which uses the masking layer 7 as a barrier layer.
  • the second sealing material 17 is retained in the final structure, it is not necessary to provide an at least partial release of its upper surface. In the opposite case, part of its upper surface has to be released, however, this release can be realized later in the process.
  • the first sealing material 16 is then eliminated, which allows access to the gate dielectric 5.
  • the gate dielectric 5, the semiconductor material 4 and then the layer of dielectric material 3 are subsequently eliminated at the same time. 15.
  • the engravings can be made in an isotropic way ( figure 10 ) or anisotropic ( figure 9 ) according to the desired configuration and / or the open area area in the delimiting pattern 18 above the access area 15.
  • a protective layer 21 is formed at least on the free zones of the electrically conductive materials accessible from the access zone 15 except for the support substrate 2 and optionally the electrode gate 9.
  • a protective layer 21 must be formed at least on the semiconductor material 4.
  • This protective layer 21 may be formed by any suitable method, for example by means of a selective oxidation of the layer of semiconductor material 4 with respect to the support substrate 2 and the gate material 6.
  • the etching of the semiconductor material 4 has been carried out isotropically, which results in a larger empty zone in the layers 3 and 4 than the surface of the access zone 15 in the etching mask 8 ( figure 10 and / or the associated opening 20 in the delimiting pattern 18.
  • the protective layer 21 is then formed either by oxidation or by deposition of an electrically insulating material.
  • the formed dielectric material is removed at the surface of the support substrate 2 by anisotropic etching.
  • the design of the free surface of the upper wall of the first sealing material 16 ( figure 7 or 8 ) corresponds to the design of the free zone on the support substrate 2.
  • the electrically insulating protective layer 21 is retained.
  • the protective layer 21 protects the layer of semiconductor material 4 of any short circuit and delimits the effective contact surface between the support substrate 2 and the future counter-electrode contact.
  • the counter-electrode contact can be realized.
  • the contact is made by depositing and structuring a first electrically conductive material 22, for example a metal or a doped semiconductor material.
  • a first electrically conductive material 22 for example a metal or a doped semiconductor material.
  • the support substrate 2 is silicon, silicon-based material or germanium
  • the deposition of the material 22 is preceded by the deposition of a thin layer of metal.
  • This metal layer is subjected to a heat treatment to form a silicide and / or a germanide (not shown) which improves the electrical contact between the support substrate 2 and the counter electrode electrical contact.
  • the source contact areas 12 and drain 13 are then at least partially released in order to have access to the gate material 6 present in the bottom of these areas.
  • the release of the source contact zones 12 and drain 13 is performed by any suitable technique, for example by means of a photolithography step which reveals the upper faces of these zones.
  • different materials are located in the contact areas 12 and 13 compared to that or those present at the gate electrode. This point can be obtained by modulating the dimensions of the different contacts as has been explained to locate the first and second sacrificial materials 16 and 17.
  • the gate material 6 and then the gate dielectric 5 are then removed in order to release at least a portion of the layer of semiconductor material 4 which forms the source and drain electrodes 11 of the transistor.
  • the source 12 and drain 13 contacts are made conventionally by the deposition of a second electrically conductive material 23, for example a metal or doped semiconductor material, identical or not to the first electrically conductive material 22
  • the deposition of this material may advantageously be preceded by the formation of a silicide or a germanide.
  • the source 12 and drain 13 contacts and the counter electrode contact, i.e., the support substrate 2 are formed separately.
  • the first conductive material 22 is directionally deposited, it is not necessary in the embodiment illustrated in FIG. figure 10 to provide the protective layer 21, since there can not be contact between this electrode and the semiconductor material 4.
  • the area delimiting the future gate electrode 9 is also at least partially released in order to make accessible a portion of the gate material 6 and allow the formation of the gate contact.
  • the at least partial etching of the masking material has been achieved, access to the gate material 6 is possible, it is then possible to replace the existing gate material 6 with another and it is also possible to replace the gate dielectric. 5 by another material having more advantageous characteristics.
  • An electrically conductive material may also be used, here by way of example, the second electrically conductive material 23 is used. In this way, when several transistors are formed on a substrate, it is possible to specialize the different transistors by modifying the materials forming the gate electrode 9.
  • the source contact 12 is electrically connected to the source electrode 10
  • the drain contact 13 is electrically connected to the drain electrode 11.
  • the counter electrode contact is electrically connected to the support substrate 2 without being connected to the layer of semiconductor material 4.
  • the counter-electrode contact is formed at the same time as the source 12 and drain 13 contacts.
  • the gate electrode 9 and the source 12 and drain 13 contacts are then formed by the same electrically conductive material.
  • the delineation pattern 18 is structured to release the upper surface of the access zone 15, of the gate electrode 9 and of the source 12 and drain 13 contacts.
  • the structuring is carried out by a flattening step associated or not with an etching step.
  • the etching mask 8 is then eliminated, which makes the gate material 6 and part of the side walls of the first sealing material 16 and the second sealing material 17 accessible.
  • a covering material 24 is then deposited in a conformal manner on the free surfaces.
  • This covering material 24 has a constant thickness and reproduces the initial surface topography.
  • the thickness deposited of the covering material is such that the empty zone representative of the gate electrode 9, inside the delimitation pattern 18, is recapped. In this way, in the delimitation pattern 18 at the gate electrode 9, the etch mask 8 has been completely replaced by the cover material 24. The shape of the gate electrode 9 is retained.
  • This lateral spacer 25 reduces the accessible surface of the gate material 6, but it does not re-seal this contact area. It is also possible by means of an additional photolithography step to locate the cover material only in the gate electrode 9 and thus avoid the formation of a lateral spacer 25 in the source contact areas 12 and drain 13.
  • the material 24 is then deposited by any suitable technique.
  • the first sealing material 16 is removed. This makes accessible the gate dielectric 5 in the access zone 15 which is then eliminated.
  • the gate material 6 of the contact zones 12 and 13 and the layer of semiconductor material 4 under the access zone 15 are eliminated.
  • Etching can be anisotropic or isotropic.
  • the semiconductor material layer 4 is structured to make a portion of the dielectric material layer 3 accessible.
  • the dielectric material layer 3 is also structured to allow access to the support substrate 2.
  • the support substrate extent 2 accessible depends on the etching processes used.
  • the etchings used to eliminate the layer of dielectric material 5 and the layer of semiconductor material 4 are of the isotropic type in order to increase the released surfaces.
  • the gate dielectric 5 is accessible in the contact zones 12 and 13, the latter must be eliminated. It is advantageous to simultaneously eliminate the gate dielectric 5 and the layer of dielectric material 3 if the latter are materials that react with the same etch chemistries.
  • the protective layer 21 is in an electrically insulating material and it is localized.
  • the location of the protective layer 21 may come from selective formation and / or generalized formation followed by structuring.
  • the protective layer 21 prevents any electrical contact between the layer of semiconductor material 4 and the support substrate 2.
  • the protective layer 21 can also prevent electrical contact between the gate electrode 9 and the support substrate 2.
  • the protective layer 21 is formed, for example, by oxidation or nitriding of the layer of semiconductor material 4, that is to say by the surface transformation of the layer of semiconductor material 4 into an electrically insulating material . It is the same for the surface transformation of the layer of gate material 6 into an electrically insulating material. If during this transformation, the support substrate 2 is also transformed, the protective layer 21 formed on the support substrate 2 is eliminated at least partially to allow access to a portion of the support substrate 2. This access can be performed by anisotropic plasma etching which only removes the protective layer 21 visible from the top of the access zone 15.
  • the layer protection 21 has a greater thickness near the areas to be covered in comparison with the support substrate 2. It is also conceivable to obtain this access by anisotropic etching wet or plasma if the protective layer 21 has a difference composition that allows a higher etch rate near the support substrate 2 compared to other areas covered. In this way, the protective layer 21 is at least located on the edge of the layer of semiconductor material 4.
  • the gate dielectric 5 in the contact zones is eliminated at the latest at this stage, but it can be eliminated before, for example, during the etching of the layer of dielectric material 3.
  • the source 12, drain 13 and counter-electrode contacts can be made simultaneously because all the electrodes are accessible.
  • These contacts are formed, for example, by deposition of an electrically conductive material, for example the second electrically conductive material 23, here a metal.
  • the location of the electrically conductive material to form specific contacts is advantageously achieved by a chemical mechanical polishing step which uses the delimiting pattern 18 as a stop layer.
  • a siliciding step is performed on the free zones of semiconductor material 4 before the deposition of a metal in order to improve the electrical contact.
  • a silicide is formed on the layer of semiconductor material 4 in the source contact areas 12 and drain 13, on the support substrate 2 in the access zone 15 and in the gate electrode 9 under provided that these materials can react with a metal to form a silicide or other material with metallic behavior made of semiconductor material.
  • a layer of second covering material 26 is deposited and structured.
  • the deposited thickness is chosen such that the layer of second covering material 26 forms lateral spacers 27 in the source contact 12 and drain 13 contact zones and fills the empty volume of the gate electrode 9. way, the top of the gate electrode 9 is covered by the second cover material 26 which prevents subsequently forming a gate contact. Therefore, this embodiment is only interesting if the counter-electrode contact formed in the access zone 15 electrically connects the gate electrode 9 by means of their common sidewalls.
  • the void areas present in the source 12 and drain contact areas 13 are then filled with an electrically conductive material that forms the effective source 12 and drain contacts 13. These source 12 and drain 13 contacts are spaced apart from the gate electrode 9 by the thickness of the second sealing material 17 and by the thickness of the lateral spacer 27 as the second covering material 26. These two thicknesses allow to control the value of parasitic capacitances that exist between the source contacts 12 and drain 13 and the gate electrode 9.
  • this electrically insulating layer may be formed by the protective layer 21 and at least one other insulating material 28.
  • the protective layer 21 is formed by oxidation of a semiconductor or conductive material, there may be forming the protective layer 21 on the free sidewalls of the layer of semiconductor material 4 and another insulating material 28 on the walls of the gate material 6.
  • the structure of the electrically insulating layer makes it possible to locate an electrical insulator on the edges of the semiconductor material layer 4 and on the edges of the gate material 6 while releasing at least a portion of the support substrate 2.
  • the electrically insulating film may also be formed by the protective layer 21 and optionally by another insulating material 28 if the opening 20 formed in the delimiting pattern 18 is smaller than the extent of the access zone 15. , the opening 20 formed above the access zone 15 does not release a part of the etching mask 8 around the access zone 15.
  • the anisotropic etching of the first sealing material 16 there is forming a continuous film of material 28 on the wall of the access zone 15, that is to say that the first sealing film 16 covers the side wall of the gate material 6 and the etching mask 8.
  • the protective layer 21 and / or the material 28 may be formed by the first sealing material 16 if the latter is electrically insulating or else by transformation, for example oxidation, of the first sealing material 16.
  • the release of a part of the support substrate 2 is made of vantageously by means of an anisotropic etching.
  • the insulating film may also be formed after the realization of the counter electrode contact once the gate material 6 has been removed. In this case, it is necessary to release access to the side walls of the counter-electrode contact. This can be accomplished by removing the materials forming the gate electrode and conformingly depositing an electrically insulating material.
  • this insulating layer may be formed by the gate dielectric when it is deposited.
  • a field effect transistor which comprises a gate electrode 9 and a counter-electrode.
  • the transistor comprises successively a support substrate 2, a layer of insulating dielectric material 3, a film of semiconductor material 4.
  • the film of semiconductor material 4 is separated from the support substrate 2 by the layer of dielectric material 3 and it is covered by the gate dielectric material layer 5 and the gate material 6.
  • the gate electrode 9 is separated from the semiconductor material film 4 by the gate dielectric material 5.
  • the counter electrode is formed in the support substrate 2 and its control is carried out by means of the support substrate contact formed from the access zone 15.
  • the support substrate contact passes through the gate electrode 9 and through the film in semiconductor material 4 without making a short circuit with the substrate substrate film. This is achieved, for example, by means of the protective layer 21 which electrically isolates the support substrate contact 2 from the semiconductor material film 4.
  • This integration of the contact inside the gate electrode 9 and the film of semiconductor material 4 makes it possible to achieve a significant gain in the compactness of the final circuit.
  • the surface of the device is preserved as the electrical performance compared to other architectures. It is no longer necessary to make the counter electrode contact in the adjacent insulation pattern. This makes it possible to reduce the dimensional constraints at the level of the insulation patterns in the zones of high density. This also avoids short-circuit problems and stray capacitances in areas where several counter-electrodes were extended to ensure safe contact.
  • the film of semiconductor material 4 is structured to define active areas in which one or more transistors are formed.
  • the complementary parts of these active zones are the insulation patterns.
  • the insulation patterns are formed either by an electrically insulating material or by an empty zone, that is to say an area not filled with a solid material.
  • the active zone is defined after deposition of the first and second sealing materials.
  • the active area has the same shape as the transistor.
  • the entire gate electrode 9 is formed above the semiconductor material film 4.
  • the active area can also be defined once the transistors are made.
  • the transistor once the active areas and insulation patterns are formed.
  • the part of the gate electrode which incorporates the contact zone is advantageously formed above the active zone.
  • the access zone 15 is located above an isolation pattern.
  • the gate material 6 is structured by means of the etching mask 8.
  • the first and second closure materials are deposited and the delimiting pattern 18 is formed ( figures 7 , 8 ).
  • the first filling material 16 is eliminated and leaves free grid material 5 or part of the insulation pattern.
  • the materials arranged under the access zone are eliminated to allow the connection of the support substrate 2.
  • connection there is electrical connection from the bottom of the insulation pattern 26 and from a side portion of the insulation pattern 26. It is particularly advantageous to make the connection from a side wall because it is not it is not necessary to extend the counter-electrode to the insulation pattern 26.
  • this embodiment is a little more complicated to implement because it is necessary to take into account the inclination of the interface between the pattern of insulation 26 and the active area when placing the access area.
  • the counter-electrodes are made by doping the support substrate. Even more preferably, the counter electrodes are formed during the definition of the active areas of semiconductor material and insulating areas. This makes it easy to obtain self-alignment of the counter-electrodes with the active areas.
  • the counter-electrode may be aligned with the device.
  • the access zone contact 15 is obstructed as are the spaces separating the gate electrode 9 from the source 12 and drain contacts 13.
  • This approach makes it possible to define the position of the counter-electrode contact inside the design of the gate electrode, which is particularly advantageous when the counter electrode is located only under the gate electrode and not under the electrodes of the electrode. source and drain.
  • This approach also makes it possible to change the nature of the material forming the counter electrode once the device has been formed. This point is particularly advantageous when the semiconductor material 4 and the material of the substrate substrate are reactive with the same degradation agent. If the counter-electrode is connected to one of the source or drain electrodes, it is not possible to eliminate the counter-electrode without also eliminating the semiconductor material 4. There is then destruction of the field.
  • a field effect transistor comprising a counter-electrode with a counterelectrode contact formed in the gate electrode is particularly advantageous because it allows a saving of space. This space saving is all the more important that the formed contact simultaneously controls the gate electrode and the counter-electrode.
  • the counter electrode contact is disposed substantially in the center of what forms the gate head, but it is also possible to shift this contact area. This shift is all the more interesting as different contacts are formed in the case where the gate electrode and the counter-electrode are electrically dissociated.
  • This mask 8 comprises the drawing of the four grid electrodes representative of the four transistors forming the memory cell.
  • the arrangement and orientation of the different gate electrodes 9 and access areas 15 allow a maximum space saving, but other possibilities than those presented are possible.
  • NMOS transistors In the four-transistor SRAM memory cell, there are two NMOS transistors and two PMOS transistors. An NMOS transistor is connected in series with a PMOS transistor, so there are two pairs of series-connected transistors. Each pair of transistors is formed on an active area, so there are two distinct active areas in a memory cell.
  • the NMOS and PMOS transistors having predefined electrical performances, they have predetermined dimensions in terms of the length and the width of the conduction channel.
  • One of the dimensions of the conduction channel is defined by the gate electrode 9 while the other dimension is defined by the size of the active area.
  • the dimensions of the gate electrodes between the NMOS and PMOS transistors are not necessarily identical.
  • the width of the active zone is related to the width of the source and drain contacts. To obtain active areas of different widths, it is then necessary to use source and drain contacts of different sizes. The active zone then has source and drain contacts of different sizes depending on whether they are associated with a PMOS or NMOS transistor.
  • each transistor has an access zone because in the desired memory cell, there is a counter electrode associated with an active zone, so two transistors. It suffices that one of the two transistors of the active zone has an access zone.
  • the missing electrical connections are conventionally made using the electrical interconnection levels.
  • only the transistors whose gate electrode is electrically connected to the counter-electrode has an access zone.
  • the source and drain contacts are delimited simultaneously with the gate electrode which allows a fast and efficient self-alignment of the different electrodes. It is also conceivable to delimit the source or drain contacts before or after the delimitation of the gate electrode. In this case, there is pre-delineation in the gate material by means of a larger pattern than the final delineation of the electrode to be formed thereafter. It is also conceivable to form differently, typically in a conventional manner, the source and drain contacts.

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

Un masque de gravure comportant le dessin de la délimitation de l'électrode de grille (9), d'un contact de source (12), d'un contact de drain (13) et d'un contact de contre-électrode est formé sur un substrat de type semi-conducteur sur isolant. Le substrat est recouvert par une couche en matériau diélectrique (5) et un matériau de grille. Le contact de contre-électrode est localisé dans le dessin de l'électrode de grille (9). Le matériau de grille est gravé pour définir l'électrode de grille (9), les contacts de source (12) et de drain (13) et le contact de contre-électrode (2). Une partie du substrat de support (2), à travers le dessin de la zone de contact de contre-électrode est libérée. Un matériau électriquement conducteur (22) est déposé sur la partie libre du substrat de support (2) pour former le contact de contre-électrode.

Description

    Domaine technique de l'invention
  • L'invention est relative à un procédé de réalisation d'un transistor à effet de champ et à un transistor à effet de champ comportant :
    • un substrat de support,
    • un film en matériau diélectrique,
    • un matériau semi-conducteur séparé du substrat de support par le film en matériau diélectrique,
    • une électrode de grille,
    • un contact électrique de substrat de support.
    État de la technique
  • Avec la réduction continue de leurs dimensions, les dispositifs actifs des circuits intégrés, comme les transistors, se heurtent à des phénomènes physiques, qui se traduisent par des effets parasites sur les caractéristiques électriques principales des dispositifs, par exemple l'effet canal court. Afin de remédier à un certain nombre de ces écueils, différentes solutions sont envisagées.
  • Les substrats sur lesquels les transistors sont intégrés ont été modifiés afin de réduire certains des phénomènes parasites des transistors. Ces substrats améliorés sont de type semi-conducteur sur isolant. Ils sont formés par une couche en matériau semi-conducteur séparée du substrat de support par un matériau diélectrique. Selon l'épaisseur de la couche en matériau semi-conducteur sur laquelle est intégré le transistor à effet de champ, le substrat est dit partiellement ou complètement déplété. Ainsi, pour un substrat complètement déplété, le canal de conduction du transistor occupe toute l'épaisseur du matériau semi-conducteur (couche semi-conductrice mince) alors que pour un substrat partiellement déplété, le canal du transistor n'en occupe qu'une portion (couche semi-conductrice plus épaisse).
  • En utilisant successivement les substrats de type semi-conducteur sur isolant partiellement déplété puis complètement déplété, il a été possible de poursuivre la course à la miniaturisation et au perfectionnement continu des transistors.
  • Les substrats de type semi-conducteur sur isolant complètement déplété ont ensuite été modifiés en diminuant l'épaisseur de la couche du matériau diélectrique et en intégrant une couche dopée dans le substrat de support. Cette couche dopée est formée à proximité de la couche diélectrique afin de former un plan de masse. Ce plan de masse permet un meilleur contrôle des effets parasites du transistor intégré sur la couche en matériau semi-conducteur, notamment l'effet canal court au moyen d'un meilleur contrôle de l'abaissement de la barrière induite par l'électrode de drain (DIBL). Cependant, l'utilisation d'un plan de masse requiert l'intégration d'une électrode de commande supplémentaire liée à ce plan de masse. Ceci se traduit par des contraintes supplémentaires au niveau du procédé de réalisation et également au niveau de la surface utilisée par le transistor.
  • Le document US 6611023 décrit un transistor à effet de champ muni d'une contre-électrode, cette contre-électrode est formée sous le canal de conduction par dopage du substrat de support. Elle est également formée sous une partie d'un motif d'isolation enrobant le dispositif pour permettre la prise de contact. Une connexion électrique est réalisée entre la contre-électrode et l'électrode de grille au travers du motif d'isolation.
  • Le transistor et son mode de réalisation ne sont pas optimum car il n'est pas possible de distinguer électriquement l'électrode de grille et la contre-électrode pour obtenir une plus grande flexibilité de fonctionnement. De plus, il est nécessaire de passer au travers du motif d'isolation pour obtenir la commande de la contre-électrode. Ce point est problématique lorsque l'on travaille dans des circuits denses car il faut également prendre en compte des marges de sécurité au niveau de cette prise de contact dans le motif d'isolation.
    • Résumé de l'invention
  • L'invention a pour objet un procédé de réalisation d'un transistor à effet de champ muni d'une contre-électrode. Ce procédé permet un gain en compacité et est facile à mettre en oeuvre.
  • Pour satisfaire ce besoin, on prévoit un procédé selon les revendications annexées et en particulier un procédé comportant les étapes suivantes :
    • prévoir un substrat de type semi-conducteur sur isolant avec un substrat de support, une couche en matériau semi-conducteur, et un matériau de grille,
    • graver le matériau de grille, à partir d'un masque de gravure, pour définir dans le matériau de grille la délimitation de l'électrode de grille, d'une de zone de contact de contre-électrode, la zone de contact de contre-électrode étant localisée dans le dessin de l'électrode de grille,
    • former le contact de contre-électrode dans la zone de contact de contre-électrode.
  • Ce procédé réalise l'autoalignement du contact de contre-électrode par rapport à l'électrode de grille ce qui permet un gain en compacité.
  • L'invention a également pour objet un transistor à effet de champ qui est muni d'une contre-électrode connectée électriquement à l'électrode de grille et qui est particulièrement compact et facile à réaliser. Pour satisfaire ce besoin, on prévoit un dispositif selon les revendications annexées et en particulier un dispositif dans lequel le contact électrique de substrat de support passe au travers de l'électrode de grille et au travers du film en matériau semi-conducteur.
    • Description sommaire des dessins
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés à l'aide des dessins annexés, dans lesquels :
    • les figures 1 à 6 et 8 à 14 représentent, de manière schématique, en coupe ou en vue de dessus, des étapes particulières d'un procédé de réalisation selon l'invention,
    • la figure 7 représente, de manière schématique, en coupe, une étape alternative à la figure 6 dans un autre procédé de réalisation selon l'invention,
    • les figures 15 à 17 représentent, de manière schématique, en coupe, une première variante de procédé de réalisation selon l'invention,
    • la figure 18 représente, de manière schématique, en coupe, une seconde variante de procédé de réalisation selon l'invention,
    • les figures 19 et 20, représentent de manière schématique, en coupe, des troisième et quatrième variantes de procédé de réalisation selon l'invention,
    • la figure 21 représente de manière schématique, en coupe, encore une cinquième variante de procédé de réalisation selon l'invention,
    • la figure 22 représente en vue de dessus, le dessin d'un masque de gravure délimitant quatre transistors munis d'une contre-électrode pour former une cellule mémoire SRAM.
    Description d'un mode de réalisation préféré de l'invention
  • Le procédé de réalisation du dispositif à effet de champ selon l'invention est réalisé à partir d'un substrat 1 qui comporte, comme illustré à la figure 1, successivement un substrat de support 2, par exemple en matériau semi-conducteur, une couche en matériau diélectrique 3, un film en matériau semi-conducteur 4, un matériau diélectrique de grille 5, une couche en matériau de grille 6 et une couche de masquage 7. La couche de masquage 7 va servir de masque dur et est, par exemple, dans un matériau isolant, par exemple un nitrure de silicium ou un oxyde de silicium.
  • La figure 1 représente, à gauche ou à droite, des vues en coupe selon les lignes AA' et BB' illustrées aux figures 2 et 4 représentatives de vues de dessus d'étapes du procédé.
  • Ainsi, le substrat 1 est un substrat de type semi-conducteur sur isolant qui a été recouvert par un diélectrique de grille 5 et un matériau 6 pouvant servir d'électrode de grille, ce matériau de grille 6 ayant été lui-même recouvert par un matériau de masquage 7 servant de masque dur. A titre d'exemple, le diélectrique de grille a une épaisseur comprise entre 1 et 3 nm, le matériau de grille 6 a une épaisseur comprise entre 2 et 15 nm si c'est un métal ou une épaisseur comprise entre 30 et 80 nm si c'est un silicium polycristallin. Le matériau de masquage a, de préférence, une épaisseur comprise entre 20 et 50 nm.
  • Comme illustré aux figures 2 et 3, un masque de gravure 8 est formé dans la couche de masquage 7. Le masque de gravure 8 permet de définir et/ou de positionner les différents éléments constitutifs du transistor comme l'électrode de grille 9, des électrodes de source 10 et de drain 11 et des contacts de source 12 et de drain 13, les uns par rapport aux autres. A titre d'exemple, le masque de gravure 8 est formé par photolithographie et gravure.
  • Comme illustré à la figure 2, le masque de gravure 8 comporte le dessin de la délimitation de l'électrode de grille 9. Le dessin de l'électrode de grille 9 sert à délimiter le canal de conduction 14 et positionner les électrodes de source 10 et de drain 11 de part et d'autre du canal de conduction 14 (figure 3). Comme illustré à la figure 3, les électrodes de source 10 et de drain 11 et le canal de conduction 14 sont localisés dans la couche en matériau semi-conducteur 4.
  • Le masque de gravure 8 comporte préférentiellement le dessin des zones délimitant les futurs contacts de source 12 et de drain 13 qui seront formés sur les électrodes de source 10 et de drain 11.
  • Le masque de gravure 8 comporte, en plus, dans le dessin de l'électrode de grille 9, le dessin d'une zone d'accès 15 qui va définir le futur contact de contre-électrode. Cette zone d'accès 15 correspond à un motif fermé formé à l'intérieur de l'électrode de grille. Le dessin de la zone d'accès 15 et celui de l'électrode de grille 9 sont de polarités opposées.
  • Au moyen du dessin formé dans le masque de gravure 8, il est possible avec un seul niveau photolithographique de définir latéralement la position des électrodes de source 10, de drain 11 et des contacts de source 12 et de drain 13, par rapport à l'électrode de grille 9. Il y a ainsi auto-alignement de toutes les électrodes et des contacts cités ci-dessus. Il est également possible au moyen de ce niveau photolithographique de définir les dimensions des différents contacts. Le dessin conventionnel de l'électrode de grille 9 est complété par le dessin d'une zone d'accès 15 qui est formée à l'intérieure de cette électrode de grille 9.
  • Les formes de l'électrode de grille 9, des contacts de source 12, de drain 13 et de la zone d'accès 15 sont représentées dans le masque de gravure 8 par des zones pleines ou vides de la couche de masquage 7. La couche de masquage 7 sert de masque dur pour les étapes de gravure ultérieures. La couche de masquage 7 est donc choisie dans un matériau suffisamment résistant pour servir de masque dur. Avantageusement, afin de limiter les étapes technologiques, les zones représentatives de l'électrode de grille 9 et des contacts de source 12 et de drain 13 sont représentées par des zones pleines dans le masque de gravure (figure 3).
  • Comme illustré aux figures 3 et 4, une gravure anisotrope est réalisée afin de structurer les couches disposées entre le masque de gravure 8 et la couche en diélectrique de grille 5, dans le cas présent, seul le matériau de grille 6 est présent entre ces deux couches. La forme de l'électrode de grille 9 est définie, simultanément aux zones délimitant les contacts de source 12 et de drain 13 par des zones en matériau de grille 6 et en matériau de masquage 7 comme illustré à la figure 3 en coupe. Lors de la délimitation de l'électrode de grille 9, il y a également délimitation de la zone d'accès 15 dans l'électrode de grille 9. Les contacts de source 12 et drain 13 sont des motifs distincts de celui de l'électrode de grille sur les figures 2 et 4, mais ils peuvent également être liés au dessin de l'électrode de grille et séparé par la suite.
  • Une fois l'électrode de grille 9 réalisée, la zone d'accès 15 (et éventuellement les contacts de source 12 et de drain 13) délimités latéralement dans la couche de masquage 7 et le matériau de grille 6, le masquage de la zone d'accès 15 (et éventuellement de l'espace existant entre l'électrode de grille 9 et les futurs contacts de source 12 et de drain 13) est réalisé.
  • L'espace entre l'électrode de grille 9 et les futurs contacts de source et de drain correspond au volume disposé entre les parois latérales en regard de l'électrode de grille 9 et chacun des contacts de source 12 et de drain 13.
  • Le masquage peut être réalisé de différentes manières. A titre d'exemple, le masquage peut provenir de différentes étapes de photolithographies additionnelles qui ne laissent libre que la zone d'accès 15 ou que la zone située entre l'électrode de grille 9 et les contacts de source 12 et de drain 13. Dans ce cas de figure, un premier matériau d'obturation 16 et un second matériau d'obturation 17 sont déposés dans les zones laissées libres. Le premier matériau d'obturation 16 remplit la zone vide correspondant à la zone d'accès 15 alors que le second matériau d'obturation 17 remplit les deux zones vides disposées de part et d'autre de l'électrode de grille 9 entre l'électrode de grille 9 et les contacts de source 12 et de drain 13. Le second matériau d'obturation 17 évite tout court-circuit entre l'électrode de grille 9 et les contacts de source 12 et de drain 13.
  • Le premier matériau d'obturation 16 est, par exemple, un matériau de type alliage de silicium-germanium. De manière générale, le premier matériau d'obturation 16 est réalisé par un matériau qui peut être éliminé sélectivement par rapport aux autres matériaux présents.
  • Le second matériau d'obturation 17 est réalisé dans un matériau qui assure l'isolation électrique entre l'électrode de grille 9 et les contacts de source 12 et de drain 13 si ce dernier reste dans la structure finale. Le second matériau d'obturation 17 est, par exemple, un oxyde de silicium de type TEOS (tétraéthylorthosilicate). Si le second matériau d'obturation n'est pas conservé dans la structure finale, il peut être en matériau électriquement conducteur. Le choix des premier et second matériaux d'obturation est fait de manière à ce qu'il soit possible d'éliminer sélectivement le premier matériau d'obturation 16 par rapport au second matériau d'obturation 17.
  • Dans un mode de réalisation privilégié, le masquage de la zone d'accès 15 et le masquage des zones entre l'électrode de grille 9 et les contacts de source 12 et de drain 13 sont réalisés sans utiliser de niveau photolithographique supplémentaire. Le masquage est réalisé en utilisant le dépôt conforme du matériau 16 ou 17 utilisé pour reboucher la zone vide désirée suivi d'une gravure partielle de ce même matériau, de préférence une gravure isotrope avec une détection de fin de gravure. Afin de maîtriser la localisation du premier matériau d'obturation 16 et du second matériau d'obturation 17, il est nécessaire de définir dans le masque de gravure 8 les dimensions minimales de la zone d'accès 15 et la distance qui sépare l'électrode de grille 9 des contacts de source 12 et de drain 13, dans un plan parallèle à la surface du substrat 1. De manière préférentielle, afin de faciliter la réalisation du dispositif, il existe un écart de l'ordre de 10nm entre le trou de la zone d'accès 15 et chacun des contacts de source 12 et de drain 13.
  • La zone vide qui présente la dimension latérale la plus petite sera remplie en premier. Ainsi, si l'on souhaite déposer le premier matériau d'obturation 16 avant le second matériau d'obturation 17, il est nécessaire de dimensionner la taille de la zone d'accès 15 en conséquence. La zone d'accès 15 présentera alors une dimension longitudinale et/ou transversale inférieure à la distance minimale qui sépare l'électrode de grille 9 des contacts 12 et 13. Si l'on souhaite déposer le premier matériau d'obturation 16 après le second matériau d'obturation 17, les contraintes sur les dimensions seront inversées. De manière préférentielle, une marge de sécurité comprise entre 5 et 10% est utilisée afin d'assurer la différenciation des zones à remplir.
  • Au contraire, si les dimensions de la zone d'accès 15 et si la distance entre l'électrode de grille 9 et les contacts de source 12 et de drain 13 sont fixées, l'ordre de dépôt des matériaux 16 et 17 est imposé. Avantageusement, le premier matériau d'obturation 16 est déposé en dernier, c'est-à-dire après le second matériau d'obturation 17.
  • Le premier matériau déposé (parmi les matériaux d'obturation 16 et 17) est localisé dans la zone vide désirée au moyen d'un dépôt conforme suivi d'une gravure isotrope. De cette manière, une fois que la zone vide avec la dimension la plus petite est remplie par le matériau déposé, une gravure isotrope est réalisée. Cette gravure isotrope élimine le matériau d'obturation excepté dans la zone vide que l'on cherchait à remplir. Un procédé équivalent est utilisé pour localiser le matériau déposé à la suite.
  • Comme illustré aux figures 4 et 5, une fois le premier matériau d'obturation 16 déposé et localisé dans la zone d'accès 15, un motif de délimitation 18 est formé. Ce motif de délimitation 18 provient d'un matériau de délimitation 19 qui est déposé pleine plaque. De ce fait, il est déposé au moins sur le diélectrique de grille 10 et sur le masque de gravure 8 et il remplit avantageusement toutes les zones vides existantes. Le motif de délimitation 18 est formé autour de l'électrode de grille 9 et autour des contacts de source 12 et de drain 13.
  • Dans un mode de réalisation particulier, illustré à la figure 6, il est envisageable de laisser libre les zones vides entre l'électrode de grille 9 et les contacts de source 12 et de drain 13 avant la formation du motif de délimitation 18. Dans ce cas, le matériau de délimitation 19, qui constitue le motif de délimitation 18, forme également le second matériau d'obturation 17. Avantageusement, le motif de délimitation 18 est réalisé dans un matériau électriquement isolant afin de former également un motif d'isolation autour de l'électrode de grille 9 et des contacts de source 12 et de drain 13. De ce fait, en variante, le second matériau d'obturation 17 et le matériau de délimitation 19 sont déposés à des instants différents et avec des matériaux qui peuvent être identiques ou différents.
  • Comme illustré aux figures 7 et 8, le motif de délimitation 18 est structuré afin de laisser libre (c'est-à-dire non recouverte) une partie de la paroi supérieure de l'électrode de grille 9, une partie de la paroi supérieure du premier matériau d'obturation 16, une partie des parois supérieures des contacts de source 12 et de drain 13.
  • Dans un mode de réalisation particulier illustré à la figure 7, au moins une ouverture 20 est alors formée dans le motif de délimitation 18 pour découvrir les zones désirées. Dans un autre mode de réalisation particulier, illustré à la figure 8, les parois supérieures de l'électrode de grille 9, des contacts de source 12 et de drain 13 et du premier matériau d'obturation 16 sont intégralement laissées libres. Avantageusement, cette libération est réalisée au moyen d'un polissage mécano-chimique qui utilise la couche de masquage 7 en tant que couche d'arrêt. Cependant, il est également envisageable de réaliser un aplanissement de la face supérieure du motif de délimitation 18 suivi d'une étape de gravure qui libère l'électrode de grille 9, le premier matériau d'obturation 16 et les contacts de source 12 et de drain 13.
  • Si le second matériau d'obturation 17 est conservé dans la structure finale, il n'est pas nécessaire de prévoir une libération, au moins partielle, de sa surface supérieure. Dans le cas contraire, il faut libérer une partie de sa surface supérieure, cependant, cette libération peut être réalisée plus tard dans le procédé.
  • Comme illustré aux figures 9 et 10, le premier matériau d'obturation 16 est ensuite éliminé ce qui permet l'accès au diélectrique de grille 5. Le diélectrique de grille 5, le matériau semi-conducteur 4 puis la couche en matériau diélectrique 3 sont également éliminés par la suite au niveau de la zone d'accès 15. Les gravures peuvent être réalisées de manière isotrope (figure 10) ou anisotrope (figure 9) selon la configuration recherchée et/ou la surface de zone ouverte dans le motif de délimitation 18 au-dessus de la zone d'accès 15.
  • Une fois l'accès au substrat de support 2 réalisé, une couche de protection 21 est formée au moins sur les zones libres des matériaux électriquement conducteurs accessibles depuis la zone d'accès 15 sauf pour le substrat de support 2 et éventuellement l'électrode de grille 9. Dans la configuration présentée, une couche de protection 21 doit être formée au moins sur le matériau semi-conducteur 4. Cette couche de protection 21 peut être formée par tout procédé adapté, par exemple au moyen d'une oxydation sélective de la couche en matériau semi-conducteur 4 par rapport au substrat de support 2 et au matériau de grille 6.
  • Dans un mode de réalisation particulier illustré à la figure 11, la gravure du matériau semi-conducteur 4 a été réalisée de manière isotrope, ce qui se traduit par une zone vide plus étendue dans les couches 3 et 4 que la surface de la zone d'accès 15 dans le masque de gravure 8 (figure 10) et/ou l'ouverture 20 associée dans le motif de délimitation 18. La couche de protection 21 est alors formée soit par oxydation, soit par dépôt d'un matériau électriquement isolant. Le matériau diélectrique formé est éliminé au niveau de la surface du substrat de support 2 par une gravure anisotrope. De cette manière, le dessin de la surface libre de la paroi supérieure du premier matériau d'obturation 16 (figure 7 ou 8) correspond au dessin de la zone libre sur le substrat de support 2. Ailleurs, la couche de protection 21 électriquement isolante est conservée. La couche de protection 21 protège la couche en matériau semi-conducteur 4 de tout court-circuit et elle délimite la surface effective de contact entre le substrat de support 2 et le futur contact de contre-électrode.
  • Avantageusement, pour obtenir un contact effectif important, il est nécessaire de libérer l'intégralité de la surface supérieure de la zone d'accès 15.
  • Comme illustré à la figure 12, une fois que le substrat de support 2 présente une zone libre dans la zone d'accès 15 et que la couche de protection 21 évite tout court-circuit avec au moins la couche en matériau semi-conducteur 4, le contact de contre-électrode peut être réalisé. Le contact est réalisé par le dépôt et la structuration d'un premier matériau électriquement conducteur 22, par exemple un métal ou un matériau semi-conducteur dopé. Avantageusement, si le substrat de support 2 est en silicium, en matériau à base de silicium ou de germanium, le dépôt du matériau 22 est précédé du dépôt d'une fine couche de métal. Cette couche de métal est soumise à un traitement thermique afin de former un siliciure et/ou un germaniure (non représenté) qui améliore le contact électrique entre le substrat de support 2 et le contact électrique de contre-électrode.
  • Comme illustré à la figure 13, les zones de contact de source 12 et de drain 13 sont alors au moins partiellement libérées afin d'avoir accès au matériau de grille 6 présent dans le fond de ces zones. La libération des zones de contact de source 12 et de drain 13 est réalisée par toute technique adaptée, par exemple au moyen d'une étape de photolithographie qui laisse découverte les faces supérieures de ces zones. De manière préférentielle, des matériaux différents sont localisés dans les zones de contact 12 et 13 comparés à celui ou à ceux présents au niveau de l'électrode de grille. Ce point peut être obtenu en modulant les dimensions des différents contacts comme cela a été explicité pour localiser les premier et second matériaux sacrificiels 16 et 17.
  • Le matériau de grille 6 puis le diélectrique de grille 5 sont alors éliminés afin de libérer au moins une partie de la couche en matériau semi-conducteur 4 qui forme les électrodes de source 10 et de drain 11 du transistor. Là encore, les contacts de source 12 et de drain 13 sont réalisés de manière conventionnelle par le dépôt d'un second matériau électriquement conducteur 23, par exemple un métal ou un matériau semi-conducteur dopé, identique ou non au premier matériau électriquement conducteur 22. Comme précédemment, le dépôt de ce matériau peut être avantageusement précédé de la formation d'un siliciure ou d'un germaniure. Dans ce mode de réalisation, les contacts de source 12 et de drain 13 et le contact de la contre électrode, c'est-à-dire du substrat de support 2 sont formés séparément.
  • Dans le cas où le premier matériau conducteur 22 est déposé de manière directionnelle, il n'est pas nécessaire dans le mode de réalisation illustré à la figure 10 de prévoir la couche de protection 21, car il ne peut y avoir contact entre cette électrode et le matériau semi-conducteur 4.
  • Comme illustré à la figure 14, la zone délimitant la futur électrode de grille 9 est également au moins partiellement libérée afin de rendre accessible une partie du matériau de grille 6 et autoriser la formation du contact de grille. Une fois la gravure au moins partielle du matériau de masquage réalisée, l'accès au matériau de grille 6 est possible, il est alors envisageable de remplacer le matériau de grille 6 existant par un autre et il est également possible de remplacer le diélectrique de grille 5 par un autre matériau présentant des caractéristiques plus avantageuses. Un matériau électriquement conducteur peut également être utilisé, ici à titre d'exemple, le second matériau électriquement conducteur 23 est utilisé. De cette manière, lorsque plusieurs transistors sont formés sur un substrat, il est possible de spécialiser les différents transistors en modifiant les matériaux formant l'électrode de grille 9.
  • Il est ensuite possible d'éliminer le motif de délimitation 18 et/ou le second matériau d'obturation 17. Le reste du transistor est réalisé de manière classique.
  • De cette manière, le contact de source 12 est connecté électriquement à l'électrode de source 10, le contact de drain 13 est connecté électriquement à l'électrode de drain 11. Le contact de contre-électrode est connecté électriquement au substrat de support 2 sans être connecté à la couche en matériau semi-conducteur 4.
  • Dans une autre variante de réalisation illustrée aux figures 15 à 17, le contact de contre-électrode est formé en même temps que les contacts de source 12 et de drain 13. L'électrode de grille 9 et les contacts de source 12 et de drain 13 sont alors formés par le même matériau électriquement conducteur.
  • Une fois le motif de délimitation 18 formé, ce dernier est structuré pour libérer la surface supérieure de la zone d'accès 15, de l'électrode de grille 9 et des contacts de source 12 et de drain 13. La structuration est réalisée par une étape d'aplanissement associée ou non à une étape de gravure. Il y a alors à la surface du substrat, le premier matériau d'obturation 16, le masque de gravure 8 et le second matériau d'obturation 17 (figure 8).
  • Le masque de gravure 8 est ensuite éliminé ce qui rend accessible le matériau de grille 6 et une partie des parois latérales du premier matériau d'obturation 16 et du second matériau d'obturation 17.
  • Comme illustré à la figure 15, un matériau de recouvrement 24 est ensuite déposé de manière conforme sur les surfaces libres. Ce matériau de recouvrement 24 a une épaisseur constante et il reproduit la topographie de surface initiale. L'épaisseur déposée du matériau de recouvrement est telle que la zone vide représentative de l'électrode de grille 9, à l'intérieur du motif de délimitation 18, est rebouchée. De cette manière, dans le motif de délimitation 18 au niveau de l'électrode de grille 9, le masque de gravure 8 a été intégralement remplacé par le matériau de recouvrement 24. La forme de l'électrode de grille 9 est conservée.
  • En revanche, les zones de contact de source 12 et de drain 13 présentant des dimensions latérales et longitudinales chacune supérieures à la plus petite des dimensions parmi les dimensions latérales et longitudinales de l'électrode de grille 9, il y a alors formation d'un espaceur latéral 25 sur les parois latérales. Cet espaceur latéral 25 réduit la surface accessible du matériau de grille 6, mais il ne rebouche pas cette zone de contact. Il est également possible au moyen d'une étape de photolithographie additionnelle de venir localiser le matériau de recouvrement uniquement dans l'électrode de grille 9 et ainsi éviter la formation d'un espaceur latéral 25 dans les zones de contact de source 12 et de drain 13. Le matériau 24 est alors déposé par toute technique adaptée.
  • Une fois l'électrode de grille 9 recouverte par le matériau de recouvrement 24, le premier matériau d'obturation 16 est éliminé. Ce qui rend accessible le diélectrique de grille 5 dans la zone d'accès 15 qui est alors éliminé.
  • Comme illustré à la figure 16, le matériau de grille 6 des zones de contact 12 et 13 et la couche en matériau semi-conducteur 4 sous la zone d'accès 15 sont éliminés. De manière avantageuse, si le matériau de grille 6 et la couche en matériau semi-conducteur 4 sont dans le même matériau ou réagissent à la même chimie de gravure, il est possible d'éliminer simultanément ces deux matériaux. La gravure peut être anisotrope ou isotrope.
  • Si une gravure anisotrope est utilisée pour éliminer le matériau de grille 6 et si il existe des espaceurs 25 en matériau de recouvrement 24, il y a formation d'espaceurs en matériau de grille 6 sur les parois latérales des zones de contact. En l'absence de ces espaceurs, le matériau de grille 6 est intégralement éliminé de la zone de contact.
  • Si une gravure isotrope est utilisée pour éliminer le matériau de grille 6 dans les zones de contacts de source 12 et de drain 13, la présence ou non d'espaceurs 25 en matériau de recouvrement 24 est sans conséquence. Cependant, il faut remarquer qu'il y aura consommation du matériau de grille 6 depuis la surface libre de la zone d'accès 15.
  • La couche en matériau semi-conducteur 4 est structurée pour rendre accessible une partie de la couche en matériau diélectrique 3. La couche en matériau diélectrique 3 est également structurée pour permettre l'accès au substrat de support 2. L'étendue de substrat de support 2 accessible dépend des procédés de gravure utilisés. Avantageusement, les gravures utilisées pour éliminer la couche en matériau diélectrique 5 et la couche en matériau semi-conducteur 4 sont de type isotrope afin d'accroître les surfaces libérées.
  • Une fois le diélectrique de grille 5 accessible dans les zones de contact 12 et 13, ce dernier doit être éliminé. Il est avantageux d'éliminer simultanément le diélectrique de grille 5 et la couche en matériau diélectrique 3 si ces derniers sont des matériaux qui réagissent aux mêmes chimies de gravure.
  • Une fois que le substrat de support 2 est accessible dans la zone d'accès 15, il est nécessaire de former la couche de protection 21 afin d'éviter tout court-circuit entre le substrat le support 2 et les autres électrodes. Comme expliqué précédemment, la couche de protection est dans un matériau électriquement isolant et elle est localisée. La localisation de la couche de protection 21 peut provenir d'une formation sélective et/ou d'une formation généralisée suivie d'une structuration.
  • La couche de protection 21 évite tout contact électrique entre la couche en matériau semi-conducteur 4 et le substrat de support 2. La couche de protection 21 peut également éviter le contact électrique entre l'électrode de grille 9 et le substrat de support 2.
  • La couche de protection 21 est formée, par exemple, par oxydation ou nitruration de la couche en matériau semi-conducteur 4, c'est-à-dire par la transformation superficielle de la couche en matériau semi-conducteur 4 en un matériau électriquement isolant. Il en est de même de la transformation superficielle de la couche en matériau de grille 6 en un matériau électriquement isolant. Si lors de cette transformation, le substrat de support 2 est également transformé, la couche de protection 21 formée sur le substrat de support 2 est éliminée au moins partiellement pour autoriser l'accès à une partie du substrat de support 2. Cet accès peut être réalisé par une gravure plasma anisotrope qui n'élimine que la couche de protection 21 visible depuis le haut de la zone d'accès 15. Il est également envisageable d'obtenir cet accès par une gravure anisotrope par voie humide ou par plasma si la couche de protection 21 présente une épaisseur plus importante à proximité des zones à recouvrir en comparaison du substrat de support 2. Il est également envisageable d'obtenir cet accès par une gravure anisotrope par voie humide ou par plasma si la couche de protection 21 présente une différence de composition qui autorise une vitesse de gravure plus importante à proximité du substrat de support 2 comparée aux autres zones recouvertes. De cette manière, la couche de protection 21 est au moins localisée sur le bord de la couche en matériau semi-conducteur 4.
  • Si la couche en matériau semi-conducteur 4 n'est pas accessible dans les zones de contact, il est nécessaire de la découvrir. Le diélectrique de grille 5 dans les zones de contact est éliminé au plus tard à cette étape, mais il peut être éliminé avant, par exemple, lors de la gravure de la couche en matériau diélectrique 3.
  • Comme illustré à la figure 17, à partir de cette structure, on peut réaliser les contacts de source 12, de drain 13 et de contre-électrode simultanément car toutes les électrodes sont accessibles. Ces contacts sont formés, par exemple, par dépôt d'un matériau électriquement conducteur, par exemple le second matériau électriquement conducteur 23, ici un métal. La localisation du matériau électriquement conducteur pour former des contacts spécifiques est réalisée avantageusement par une étape de polissage mécano-chimique qui utilise le motif de délimitation 18 comme couche d'arrêt.
  • Avantageusement, une étape de siliciuration est réalisée sur les zones libres en matériau semi-conducteur 4 avant le dépôt d'un métal afin d'améliorer le contact électrique. Ainsi, un siliciure est formé sur la couche en matériau semi-conducteur 4 dans les zones de contact de source 12 et de drain 13, sur le substrat de support 2 dans la zone d'accès 15 et dans l'électrode de grille 9 sous réserve que ces matériaux puissent réagir avec un métal pour former un siliciure ou tout autre matériau à comportement métallique réalisé à base de matériau semi-conducteur.
  • Dans une autre variante de réalisation illustrée à la figure 18, une couche en second matériau de recouvrement 26 est déposée et structurée. L'épaisseur déposée est choisie de telle sorte que la couche en second matériau de recouvrement 26 forme des espaceurs latéraux 27 dans les zones de contact de source 12 et de drain 13 et remplit le volume vide de l'électrode de grille 9. De cette manière, le dessus de l'électrode de grille 9 est recouvert par le second matériau de recouvrement 26 ce qui empêche de former par la suite un contact de grille. De ce fait, ce mode de réalisation n'est intéressant que si le contact de contre-électrode formé dans la zone d'accès 15 connecte électriquement l'électrode de grille 9 au moyen de leurs parois latérales communes.
  • Les zones vides présentes dans les zones de contact de source 12 et de drain 13 sont ensuite remplies par un matériau électriquement conducteur qui forme les contacts de source 12 et de drain 13 effectifs. Ces contacts de source 12 et de drain 13 sont espacés de l'électrode de grille 9 par l'épaisseur de second matériau d'obturation 17 et par l'épaisseur de l'espaceur latéral 27 en second matériau de recouvrement 26. Ces deux épaisseurs permettent de maîtriser la valeur des capacités parasites qui existent entre les contacts de source 12 et drain 13 et l'électrode de grille 9.
  • Selon les modes de réalisation utilisés, il est possible avec peu d'étapes additionnelles d'obtenir soit une électrode de grille et une contre-électrode complètement dissociée d'un point de vue électrique soit des électrodes reliées électriquement. Afin d'obtenir l'indépendance électrique entre l'électrode de grille et le contact de contre électrode, il est nécessaire d'avoir une couche électriquement isolante entre le premier matériau électriquement conducteur 22 et les matériaux constituant l'électrode de grille 9.
  • Comme illustré à la figure 19, cette couche électriquement isolante peut être formée par la couche de protection 21 et au moins un autre matériau isolant 28. Par exemple, si la couche de protection 21 est formée par oxydation d'un matériau semi-conducteur ou conducteur, il peut y avoir formation de la couche de protection 21 sur les parois latérales libres de la couche en matériau semi-conducteur 4 et d'un autre matériau isolant 28 sur les parois du matériau de grille 6. La structuration de la couche électriquement isolante permet de localiser un isolant électrique sur les bords de la couche en matériau semi-conducteur 4 et sur les bords du matériau de grille 6 tout en libérant au moins une partie du substrat de support 2.
  • Comme illustré à la figure 20, le film électriquement isolant peut également être formé par la couche de protection 21 et éventuellement par un autre matériau isolant 28 si l'ouverture 20 formée dans le motif de délimitation 18 est inférieure à l'étendue de la zone d'accès 15. Ainsi, l'ouverture 20 formée au-dessus de la zone d'accès 15 ne libère pas une partie du masque de gravure 8 autour de la zone d'accès 15. Lors de la gravure anisotrope du premier matériau d'obturation 16, il y a formation d'un film continu en matériau 28 sur la paroi de la zone d'accès 15, c'est-à-dire que le premier film d'obturation 16 recouvre la paroi latérale du matériau de grille 6 et du masque de gravure 8. La couche de protection 21 et/ou le matériau 28 peut être formée par le premier matériau d'obturation 16 si ce dernier est électriquement isolant ou alors par transformation, par exemple oxydation, du premier matériau d'obturation 16. La libération d'une partie du substrat de support 2 est réalisée avantageusement au moyen d'une gravure anisotrope.
  • Dans une variante de réalisation non représentée, le film isolant peut également être formé après la réalisation du contact de contre-électrode une fois que le matériau de grille 6 a été éliminé. Dans ce cas, il est nécessaire de libérer l'accès aux parois latérales du contact de contre-électrode. Ceci peut être réalisé en éliminant les matériaux formant l'électrode de grille et en déposant de manière conforme un matériau isolant électriquement. Avantageusement, cette couche isolante peut être formée par le diélectrique de grille lorsque celui ci est déposé.
  • Ainsi, comme illustré par exemple aux figures 14, 17 et 19, il est possible d'obtenir un transistor à effet de champ qui comporte une électrode de grille 9 et une contre-électrode. Le transistor comporte successivement un substrat de support 2, une couche en matériau diélectrique isolant 3, un film en matériau semi-conducteur 4. Le film en matériau semi-conducteur 4 est séparé du substrat de support 2 par la couche en matériau diélectrique 3 et il est recouvert par la couche en matériau diélectrique de grille 5 et le matériau de grille 6. L'électrode de grille 9 est séparée du film en matériau semi-conducteur 4 par le matériau diélectrique de grille 5. La contre-électrode est formée dans le substrat de support 2 et sa commande est réalisée au moyen du contact de substrat de support formé à partir de la zone d'accès 15. Le contact de substrat de support passe à travers l'électrode de grille 9 et à travers le film en matériau semi-conducteur 4 sans réaliser de court-circuit avec le film en substrat de support. Ceci est réalisé, par exemple, au moyen de la couche en protection 21 qui isole électriquement le contact de substrat de support 2 du film en matériau semi-conducteur 4.
  • Cette intégration du contact à l'intérieur de l'électrode de grille 9 et du film en matériau semi-conducteur 4 permet de réaliser un gain important au niveau de la compacité du circuit final. La surface du dispositif est conservée tout comme les performances électriques par rapport aux autres architectures. Il n'est plus nécessaire de réaliser le contact de contre électrode dans le motif d'isolation adjacent. Ceci permet de diminuer les contraintes dimensionnelles au niveau des motifs d'isolation dans les zones de forte densité. Cela évite également les problèmes de court-circuit et les capacités parasites dans les zones où plusieurs contre-électrodes étaient prolongées pour assurer des prises de contact sûres.
  • Lorsque plusieurs transistors sont formés sur le film en matériau semi-conducteur 4, il est nécessaire d'intégrer également des motifs d'isolation électrique. Ces motifs d'isolation électrique ont pour but d'empêcher les porteurs de charges de migrer de manière parasite d'un transistor vers un autre.
  • Le film en matériau semi-conducteur 4 est structuré de manière à définir des zones actives dans lesquelles un ou plusieurs transistors sont formés. Les parties complémentaires de ces zones actives sont les motifs d'isolation. Les motifs d'isolation sont formés soit par un matériau électriquement isolant soit par une zone vide, c'est-à-dire une zone non remplie par un matériau solide.
  • Dans un mode de réalisation particulier, la zone active est définie après dépôt du premier et du second matériaux d'obturation. Ainsi, la zone active présente la même forme que le transistor. L'intégralité de l'électrode de grille 9 est formée au-dessus du film en matériau semi-conducteur 4.
  • Il est également possible de définir la zone active au moyen d'une étape de photolithographie spécifique. Cette étape est avantageusement réalisée avant le dépôt du matériau de délimitation 19, si ce dernier est isolant électriquement et est conservé dans la structure finale. La zone active peut également être définie une fois que les transistors sont réalisés.
  • Il est également envisageable de réaliser le transistor une fois que les zones actives et les motifs d'isolation sont formés. Dans ce cas, la partie de l'électrode de grille qui incorpore la zone de contact est avantageusement formée au-dessus de la zone active.
  • Dans une autre variante de réalisation illustrée à la figure 21, la zone d'accès 15 est localisée au-dessus d'un motif d'isolation. Comme dans les modes de réalisation précédents, le matériau de grille 6 est structuré au moyen du masque de gravure 8. Les premier et second matériaux d'obturation sont déposés et le motif de délimitation 18 est formé (figures 7, 8). Le premier matériau d'obturation 16 est éliminé et il laisse libre le matériau de grille 5 ou une partie du motif d'isolation. Comme dans les cas précédents, les matériaux disposés sous la zone d'accès sont éliminés pour permettre la connexion du substrat de support 2.
  • Dans le cas particulier illustré à la figure 21, il n'y a pas de connexion électrique parasite entre le film en semi-conducteur 4 et le contact de contre-électrode. Cependant, il est également possible de déposer une couche de protection afin de s'assurer qu'il n'existe pas de court-circuit entre la contre-électrode et le film en matériau semi-conducteur 4.
  • Dans le mode de réalisation illustré, il y a connexion électrique depuis le fond du motif d'isolation 26 et depuis une partie latérale du motif d'isolation 26. Il est particulièrement avantageux de réaliser la connexion depuis une paroi latérale car il n'est pas nécessaire de prolonger la contre-électrode jusque sous le motif d'isolation 26. Cependant, ce mode de réalisation est un peu plus compliqué à mettre en oeuvre car il faut tenir compte de l'inclinaison de l'interface entre le motif d'isolation 26 et la zone active lorsque l'on place la zone d'accès.
  • De manière préférentielle, les contre-électrodes sont réalisées par dopage du substrat de support. De manière encore plus préférentielle, les contre-électrodes sont formées lors de la définition des zones actives en matériau semi-conducteur et des zones d'isolation. Ceci permet d'obtenir facilement un autoalignement des contre-électrodes avec les zones actives.
  • Dans un autre mode de réalisation, la contre-électrode peut être alignée avec le dispositif. Pour ce faire, le contact de zone d'accès 15 est obstruée tout comme les espaces séparant l'électrode de grille 9 des contacts de source 12 et de drain 13. Une fois ce dessin monobloc formé, le matériau semi-conducteur 4 et une partie du substrat de support 2 sont gravés au moyen de ce dessin ce qui limite l'extension latérale de la contre-électrode au dessin de l'électrode de grille et de la surface entre les électrodes de source et de drain.
  • Cette approche permet de définir la position du contact de contre-électrode à l'intérieur du dessin de l'électrode de grille ce qui est particulièrement avantageux lorsque la contre-électrode est localisée uniquement sous l'électrode de grille et non sous les électrodes de source et de drain.
  • Cette approche permet également de changer la nature du matériau formant la contre-électrode une fois le dispositif formé. Ce point est particulièrement avantageux lorsque le matériau semi-conducteur 4 et le matériau du substrat de substrat sont réactifs au même agent de dégradation. Si la contre-électrode est connectée à une des électrode de source ou de drain, il n'est pas possible d'éliminer la contre-électrode sans éliminer également le matériau semi-conducteur 4. Il y a alors destruction du transistor à effet de champ.
  • L'utilisation d'un transistor à effet de champ comportant une contre-électrode avec un contact de contre-électrode formé dans l'électrode de grille est particulièrement intéressant car il permet un gain de place. Ce gain de place est d'autant plus important que le contact formé commande simultanément l'électrode de grille et la contre-électrode. Dans les exemples présentés en vue de dessus, le contact de contre-électrode est disposé sensiblement au centre de ce qui forme la tête de grille, mais il est également possible de décaler cette zone de contact. Ce décalage est d'autant plus intéressant que des contacts différents sont formés dans le cas où l'électrode de grille et la contre-électrode sont dissociées électriquement.
  • De cette manière, il devient possible de réaliser une cellule mémoire de type SRAM à quatre transistors de manière simple et compact. Le schéma électrique de cette cellule est divulgué dans le document US2009/0129142 .
  • Pour obtenir une telle cellule, il suffit d'utiliser un masque de gravure illustré à la figure 22. Ce masque 8 comporte le dessin des quatre électrodes de grille représentatives des quatre transistors formant la cellule mémoire. La disposition et l'orientation des différentes électrodes de grille 9 et zones d'accès 15 permettent un gain de place maximal, mais d'autres possibilités que celles présentées sont envisageables.
  • Dans la cellule mémoire SRAM à quatre transistors, il y a deux transistors NMOS et deux transistors PMOS. Un transistor NMOS est connecté en série avec un transistor PMOS, de ce fait, il y a deux paires de transistors montés en série. Chaque paire de transistors est formée sur une zone active, il y a donc deux zones actives distinctes dans une cellule mémoire.
  • Les transistors NMOS et PMOS ayant des performances électriques prédéfinies, ils ont des dimensions prédéterminées au niveau de la longueur et de la largeur du canal de conduction. Une des dimensions du canal de conduction est définie par l'électrode de grille 9 alors que l'autre dimension est définie par la taille de la zone active. Il en résulte que les dimensions des électrodes de grille entre les transistors NMOS et PMOS ne sont pas obligatoirement identiques. Dans un mode de réalisation avantageux déjà cité plus haut, la largeur de la zone active est liée à la largeur des contacts de source et drain. Pour obtenir des zones actives de largeurs différentes, il est alors nécessaire d'utiliser des contacts de source et de drain de tailles différentes. La zone active comporte alors des contacts de source et de drain de tailles différentes selon qu'ils sont associés à une transistor PMOS ou NMOS.
  • Il n'est pas obligatoire que chaque transistor comporte une zone d'accès car dans la cellule mémoire recherchée, il existe une contre-électrode associée à une zone active, donc à deux transistors. Il suffit que l'un des deux transistors de la zone active comporte une zone d'accès. Les connexions électriques manquantes, sont réalisées de manière conventionnelle au moyen des niveaux électriques d'interconnexion. Avantageusement, seuls les transistors dont l'électrode de grille est connectée électriquement à la contre-électrode présente une zone d'accès.
  • Ainsi, au moyen de ce masque de gravure 8 spécifique et en reprenant le procédé décrit plus haut, il est possible d'obtenir de manière simple et industrielle, une cellule mémoire SRAM à quatre transistor ayant une contre-électrode qui présente de très bonnes performances d'un point de vue du comportement électrique.
  • Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, les contacts de source et drain sont délimités simultanément avec l'électrode de grille ce qui permet un autoalignement rapide et efficace des différentes électrodes. Il est également envisageable de délimiter les contacts de source ou de drain avant ou après la délimitation de l'électrode de grille. Dans ce cas, il y a une pré-délimitation dans le matériau de grille au moyen d'un motif plus large que la délimitation finale de l'électrode qui doit être formée par la suite. Il est également envisageable de former de manière différente, typiquement de manière conventionnelle, les contacts de source et de drain.

Claims (12)

  1. Procédé de réalisation d'un transistor à effet de champ caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    - prévoir un substrat (1) comportant successivement un substrat de support (2), une couche électriquement isolante (3), une couche en matériau semi-conducteur (4), et une couche en matériau de grille (6),
    - graver le matériau de grille (6), à partir d'un masque de gravure (8), pour définir la délimitation d'une électrode de grille (9) et la délimitation d'une zone de contact (15) de contre-électrode du substrat de support (2), dans le matériau de grille (6), la zone de contact (15) de contre-électrode étant délimitée à l'intérieur du dessin de l'électrode de grille (9),
    - libérer une partie du substrat de support (2) dans la zone de contact (15) de contre-électrode,
    - former le contact de contre-électrode dans la zone de contact (15) de contre-électrode.
  2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte, la formation d'une couche de protection (21) qui recouvre la couche en matériau semi-conducteur (4) et laisse libre une partie du substrat de support (2), dans la zone de contact (15) de contre-électrode.
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte lors de la délimitation de l'électrode de grille (9), le positionnement des électrodes de source (10) et de drain (11) dans la couche en matériau semiconducteur, la délimitation d'un contact de source (12) et d'un contact de drain (13) dans le matériau de grille (6) au moyen du masque de gravure (8).
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte, après gravure du matériau de grille (6), le dépôt d'un matériau d'obturation (17, 19) pour remplir un espace situé entre l'électrode de grille (9) et les contacts de source et de drain (12, 13) formés dans le matériau de grille (6).
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte la gravure de la couche en matériau semi-conducteur (4) dans la zone d'accès (15) après le dépôt du matériau d'obturation (17, 19).
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte le remplissage de la zone de contact (15) par un matériau sacrificiel (16).
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte le dépôt d'un matériau de délimitation (19) et sa gravure pour libérer l'accès à une partie du matériau sacrificiel (16), une partie du contact de source (12) et du contact de drain (13) en matériau de grille (6).
  8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte après gravure du matériau de délimitation (19), la formation simultanée du contact (15) de contre-électrode et des contacts de source (12) et de drain (13) par dépôt d'un matériau électriquement conducteur.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, dans lequel libérer une partie du substrat de support (2) comporte une gravure isotrope de la couche en matériau semi-conducteur (4).
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, dans lequel libérer une partie du substrat de support (2) comporte une gravure isotrope d'une couche en matériau diélectrique (3) localisée entre une couche en matériau semi-conducteur (4) et un matériau de grille (6).
  11. Transistor à effet de champ comportant :
    - un substrat de support (2),
    - un film en matériau diélectrique (3),
    - un film en matériau semi-conducteur (4) séparé du substrat de support (2) par la couche en matériau diélectrique (3),
    - une électrode de grille (9) séparée du film en matériau semi-conducteur (4) par un matériau diélectrique de grille (5),
    - un contact (15) électrique de substrat de support (2),
    transistor caractérisé en ce que le contact électrique de substrat de support (2) passe au travers de l'électrode de grille (9) et au travers du film en matériau semi-conducteur (4).
  12. Transistor selon la revendication 11 caractérisé en ce qu'un film de protection (21) isole électriquement le contact électrique de substrat de support du film en matériau semi-conducteur (4).
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